Моисей Нейман - Термоядерное оружие

3. При бомбардировке 13Al 27быстролетящими протонами из ядра выбивается нейтрон и образуется один из изотопов кремния по реакции

4. Если алюминиевую мишень подвергнуть бомбардировке нейтронами, то из ядра выбивается протон и получается магний по реакции

Число ядерных реакций, изученных до настоящего времени, достигает нескольких тысяч.

Так как ядро весьма мало и невидимо ни в какой микроскоп, то попасть в него с целью осуществить ядерную реакцию очень трудно.

Как попасть в эту невидимую цель? Приходится применять здесь тот же способ, который используют для уничтожения невидимого противника, например в темноте или в лесу. В этом случае пространство, в котором где-то находятся солдаты врага, «прочесывают». Автоматные очереди следуют одна за другой. Множество пуль пролетит мимо, пока какая-то из них убьет врага. Чтобы попасть в невидимую цель в этих условиях, нередко приходится выпускать сотни и тысячи пуль.

Подобное явление имеет место и при обстреле атомных ядер. Только в данном случае приходится еще больше расходовать снарядов главным образом из-за того, что ядра в атомах занимают ничтожную долю объема. Когда на атомы в определенных условиях, например на атомы металла, составляющие слой толщиной в один микрон, направляют поток альфа-частиц, то из десятков и сотен тысяч альфа-частиц только одна попадает в ядро. В общей сложности на проведение ядерной реакции затрачивается энергии значительно больше, чем выделяется в результате реакции. Поэтому для использования ядерной энергии было необходимо найти такой процесс, при котором достаточно было бы разрушить только несколько первых ядер атомов, что вызывало бы разрушение остальных подобно тому, как в печке поджигают только одну щепку, а остальные щепки и поленья уже сами от нее загораются и при сгорании выделяют энергию.

Такой процесс, при котором разрушения атомных ядер следуют друг за другом, называют цепным процессом, цепной реакцией.

Что представляет собой цепная реакция?

Если нейтрон попадет в ядро урана 235 или плутония 239, то это ядро разделится на два «осколка», причем, как показали опыты Фредерика Жолио-Кюри, образуется два или три новых быстролетящих нейтрона. Реакции деления могут быть различными, например:

или

или

или

Мы видим, что при делении ядра урана распадаются на разнообразные « осколки». При этом могут получиться: барий и криптон, лантан и бром, ксенон и стронций, олово и молибден или многие другие пары атомных ядер элементов. Во всех случаях, однако, сумма зарядов получившихся «осколков» равна 92, то есть заряду делящегося ядра урана, так как число протонов при делении не изменяется.

Получающиеся при делении нейтроны летят с неодинаковой скоростью, доходящей до десятков тысяч километров в секунду. Каждый такой нейтрон, как показано на рис. 7, может попасть в следующее ядро и разрушить его; из разрушенного ядра вылетают новые нейтроны и т. д. Если из каждого ядра будут вылетать даже только по два нейтрона, то первые два нейтрона вызовут появление новых четырех. Затем их станет: 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 и т. д. Реакция будет развиваться подобно лавине в горах, где один катящийся с горы камень увлекает несколько других, а каждый из них увлекает новые камни, и вскоре образуется грандиозная каменная лавина. В течение короткого времени будет разрушено громадное число атомных ядер. Каждое ядро при этом выделит большую энергию. Быстрое выделение большой энергии в малом пространстве приведет к взрыву.

Ядра урана 238 также способны делиться, но только под влиянием быстрых нейтронов, имеющих скорость движения приблизительно 20 000 км/сек , но и в этом случае вероятность деления невелика. Гораздо чаще быстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами урана 238, передают им значительную часть своей энергии, начинают двигаться медленнее и уже не могут вызвать деление ядер урана 238. Основное отличие урана 238 от урана 235 заключается в том, что ядра первого могут делиться только под влиянием быстрых нейтронов, в то время как ядра урана 235 и других видов ядерного горючего могут делиться при воздействии как быстрых, так и медленных нейтронов.